軸壓作用下橢圓形鋼管的穩(wěn)定性能研究.pdf

1、橢圓形鋼管具有優(yōu)美的外觀和優(yōu)良的結(jié)構(gòu)性能，引起了許多工程師和建筑師的關(guān)注。但是目前仍然缺乏針對橢圓形鋼管的指導(dǎo)性設(shè)計(jì)方法，從而制約了它在建設(shè)領(lǐng)域內(nèi)更為廣泛的應(yīng)用。本文通過試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬方法對軸壓作用下橢圓形鋼管的穩(wěn)定性能進(jìn)行了研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過特征值屈曲分析對橢圓鋼柱的局部屈曲模態(tài)和整體屈曲模態(tài)進(jìn)行了研究。在局部屈曲模態(tài)研究中，分析了長短軸比和壁厚對其模態(tài)形狀的影響，對已有的臨界屈曲應(yīng)力計(jì)算公式做了分析及比

2、較。在整體屈曲模態(tài)研究中，基于大量的數(shù)值分析結(jié)果，擬合了回轉(zhuǎn)半徑計(jì)算公式及相應(yīng)的臨界屈曲應(yīng)力公式。⑵設(shè)計(jì)并實(shí)施了薄壁橢圓形短柱的軸壓試驗(yàn)，研究了橢圓截面長短軸比對其穩(wěn)定性能的影響。基于ABAQUS建立了考慮幾何、材料雙重非線性的數(shù)值模型，對各試驗(yàn)試件進(jìn)行了有限元模擬。由于橢圓形柱軸壓失穩(wěn)呈現(xiàn)出多模態(tài)屈曲的特點(diǎn)，本文采用改進(jìn)一致缺陷模態(tài)法，通過對橢圓柱分別施加不同屈曲模態(tài)找到不利缺陷分布形式，并通過試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了數(shù)值模型的有效性。⑶通過參

3、數(shù)分析考察了橢圓截面長短軸比、等效徑厚比和缺陷幅值對軸壓薄壁橢圓短柱穩(wěn)定性能的影響?；趪鴥?nèi)外鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，引入等效直徑法，使現(xiàn)有規(guī)范中的圓形截面分類和圓柱殼承載力計(jì)算方法能夠適用于軸壓薄壁橢圓形短柱的截面分類和承載力設(shè)計(jì)。⑷對于軸壓作用下的橢圓長柱，基于歐洲規(guī)范穩(wěn)定系數(shù)設(shè)計(jì)公式，采用本文提出的橢圓截面回轉(zhuǎn)半徑公式將現(xiàn)有的圓形截面穩(wěn)定系數(shù)公式轉(zhuǎn)化為橢圓形截面的穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算公式，并將公式計(jì)算結(jié)果與有限元結(jié)果進(jìn)行比較，顯示公式計(jì)算結(jié)果是準(zhǔn)